虚拟现实技术在“园林景观设计”教学中的应用研究

曹洋 杜丽敏

摘 要：虚拟现实技术与高职课程融合是当下职业教育改革的热点，“风景园林设计”是高职园林设计专业核心课程。文章认为，将虚拟现实技术融入“园林景观设计”课程有助于推进课程改革，实现学生实践环节与知识理论之间的互补，提升专业人才培养质量。

关键词：虚拟现实技术;园林景观设计;教学;BIM技术

0 引言

虚拟现实技术与职业教育结合是大数据时代发展的必然趋势。“园林景观设计”课程是建筑设计专业的核心课程，是培养学生园林景观设计思维、提升学生完成园林景观设计能力的基础课程。由于“园林景观设计”课程具有复杂的专业知识和较强的实践技能要求，传统的教学模式难以满足现代园林景观设计人才培养要求。虚拟现实技术是一种具有沉浸式的虚拟化交互环境技术，因此构建基于虚拟现实技术的“园林景观设计”课程教学体系是培养新时代园林设计人才的关键。

1 虚拟现实技术的概述

虚拟现实技术（VR）是以计算机技术为核心的现代技术，是一种模拟体验虚拟世界的交互式仿真系统，通过创建虚拟世界，利用计算机系统构建的交互式三维环境，可以给参与者以视觉触觉和听觉的真实性体验感，以此满足参与者的真实感受需求[1]。其具有以下特点：（1）沉浸性（Immersion），用户完全置于虚拟世界，创建与虚拟世界中对象相似的存在感;（2）构想性（Imagination），其主要是用户在虚拟环境中获得各种信息，并与系统中的行为进行联系，进行相应的判断与推理。（3）交互性（Interaction），交互性是模拟的虚拟环境可以与人的行为进行同步且有规律地预测计算，以此使人与虚拟空间产生同步交互。随着大数据技术的发展，虚拟现实技术日益成熟。

2 虚拟现实技术在“园林景观设计”中的应用优势

基于虚拟现实技术的特征，将虚拟现实技术应用到“园林景观设计”中具有巨大的优势：（1）应用虚拟现实技术能够解决传统过度重视理论教学、忽视实践教学的弊端，为校企合作搭建平台。忽视实践教学难以培养出高素质的园林景观设计人才，虚拟现实技术的应用则可以有效地促进课堂教学的实效性，为校企合作构建良好的契机平台。例如在园林景观“采集元素”知识点学习时，通过运用虚拟现实技术可以让学生在三维环境中完成虚拟设计，保障设计方案评价的实效性和可行性，实现了知识获取、课堂训练、实践训练的统一，有效地提高了教学质量和教学效率。（2）虚拟现实技术能够丰富课堂教学内容，优化资源配置。长期以来高职“园林景观设计”课程教学中存在教学内容单一，缺乏与企业实际项目结合的问题。虚拟现实技术不仅可以将园林尽管设计中的优秀案例引入到课堂教学中，而且还可以结合学生的实际学情，为学生构建相应的教学内容，以此达到精准教学的目的。（3）虚拟现实技术有助于培养学生的设计能力，树立发散性思维意识。园林景观设计岗位不仅要求学生具有扎实的理论知识，而且还必须具有创新精神和发散性思维，只有这样才能适应园林设计企业的要求。传统的课堂教学模式基于条件的限制，学生无法实地进行勘察，导致园林设计方案凭空想象，不利于学生设计能力的培养。虚拟现实技术为学生搭建了虚拟仿真环境，通过构建与真实设计方案相匹配的颜色、材质、结构等元素，通过交融互动提高学生对空间和尺度的认知，从而提高学生的的设计能力。（4）利用虚拟现实技术，充分发挥多媒体技术优势，采用现场示范引导、案例讲解的方式帮助学生明白与掌握设计要求、VR技术的应用方法。这调动了学生的学习积极性，从而为培养具有实践能力、创新思维的新时期设计人才提供了有力的保障[2]。

3 虚拟现实技术在“园林景观设计”中的实践应用

“园林景观设计”课程所涵盖的内容比较丰富，传统的教学模式难以体现出园林景观设计的实践能力培养。基于虚拟现实技术的发展，将虚拟现实技术应用到“园林景观设计”课程中能够为学生营造出虚拟的真实空间环境，有效提高实践教学的效果。结合多年实践工作经验，虚拟现实技术（VR）在“园林景观设计”课程教学中的应用实践表现为以下几个方面。

3.1 搭建三维模型，丰富课堂教学模式

传统的“园林景观设计”课堂教学，二维空间的教学案例大部分采取图片、视频等方式展现，此种模式难以满足学生的学习需求，尤其是枯燥的授课模式难以激发学生参与课堂的积极性，不利于培养学生的园林景观设计思维能力。虚拟现实技术（VR）则可以为课堂教学构建三维模型的授课模式，突破传统课堂的时间、地域限制，这样学生可以通过三维模型更加直观地了解到优秀园林景观设计的方案，体会新时代设计理念。最为重要的是通过三维模型，教师可以设计模块化教学，按照学生的学情自主切换教学主题，以此增强学生的交互体验感，提升学生参与课堂的积极性。

3.2 丰富教学手段，提高课堂实效

虚拟现实设备种类比较多，例如头戴式虚拟现实设备、手持式虚拟现实设备等。将虚拟现实设备应用到“园林景观设计”课程中能够有效提高课堂教学的实效性。以头戴式虚拟现实设备为例，头戴式虚拟现实设备主要包括数据手套、头戴式显示器、位置跟踪装置以及相关的配套设备等。在课堂教学中，学生通过佩戴头盔设备来获得虚拟现实体验，从而使其能够置身于虚拟环境中进行学习，并从学习过程中获得由虚拟环境所提供的沉浸式体验。例如传统的课堂教学主要采取的“黑板+粉笔”授课方式，虽然也在突出多媒体设备的应用，但是学生的参与性并不高。而通过头戴式虚拟设备则可以为学生构建参与课堂的工具，让学生在理论学习的过程中获得虚拟仿真的园林设计过程。

3.3 构建虚拟仿真实训平台，开展实践教学

“园林景观设计”課程是一门实践性较强的课程，课堂教学虽然能够有效地开展理论教学，但是在涉及实践设计技能方面的教学上，存在理论与实践结合性不强的问题。虚拟现实技术则可以为学生创建虚拟的仿真实训系统，学生可以在虚拟的仿真实训系统中按照“生态理念”的概念开展园林景观的设计。实践教学是园林景观设计专业的教学的重要组成方式，是培养学生实践能力的重要途径。受限于实践基地等因素的制约，高职学生难以获得足够的实践训练机会。而虚拟现实技术则可以通过构建虚拟的环境，让学生通过操作虚拟系统设计虚拟的园林景观方案，这样能够有效弥补实践操作平台匮乏所导致的学生实践能力不足的问题。例如在模拟园林栽培和修剪操作上，学生可以通过虚拟仿真实训系统进入“现场分析”模块中，对项目可行性进行分析，从地形、树木、河流、建筑等方面了解项目的现状条件，从而让学生对项目进行前期的科学分析[3]。

3.4 优化作业成果展示，实现在线反馈

传统的园林景觀设计教学作业主要是教师按照课堂知识对学生布置相应的设计方案。学生完成作业的方式主要是图纸和PPT等方式，无论是从设计方案还是在设计理念上都与实践岗位要求存在较大的差距。园林景观设计和VR相结合的新媒体技术，在展现园林设计的立体效果和布置中，学生能亲眼看见自己设计的内容真实呈现在眼前，能让平面化的设计立体化、逼真化、生动化，可以增强学生空间思维能力，培养兴趣，此外在VR中观察自己的设计是否合理，学生通过动手操作，直观地看出自己的设计存在哪些不足之处，提高课堂学习效率，增加学习兴趣[4]。

3.5 推进虚拟现实技术在“园林景观设计”中应用的对策

为了促进虚拟现实技术在“园林景观设计”课程中的应用，高职院校要采取以下保障措施：一是提高教师的专业技能，尤其是树立以学生为本的教学理念。实践证明无论采取何种教学方法，教师必须要树立以学生为本的教学理念，只有这样才能将课堂归还学生，才能发挥学生的学习主动性。当然，教师在树立“以学生为本”理念后，教师还要加强对VR技术的操作技能培养，能够按照相应的课堂教学内容选择相应的VR软件系统及操作VR技术的能力;二是加强基础配套设施建设，构建与虚拟现实技术相适应的软硬件设施。将VR技术融入“园林景观设计”中关键就是要构建与VR软件运行相适应的环境，尤其是要引入5G网络，为学生提供稳定的虚拟仿真实训网络。例如基于新冠肺炎疫情的影响，高职院校需要实施在线教学模式，为了更加突出VR系统优势，要求高职院校既要选择性能稳定的网络教学平台，也要发挥VR技术的优势，实现线上+线下的授课模式;三是提高学生的精准化培养，增强学生操作VR的技能。根据调查，在“园林景观设计”课程教学中，学生在利用VR技术时存在运用方法不正确或者过度依赖于VR技术的现象。为此，高职院校一方面要加强对VR技术的宣传，让学生掌握正确操作VR技术的技能。另一方面要合理利用VR，做到边学边做。

综上所述，随着大数据技术的发展，虚拟现实技术有效解决了“园林景观设计”课程理论教学与实践操作相脱节的问题，推动了课程改革的进程。因此，基于新时代园林景观设计人才的要求，高职院校要借助虚拟现实技术的沉浸性和交互性构建完善的课程体系，以此培养高素质的园林景观设计人才。

[参考文献]

[1].魏宝臣，韩娟娟.虚拟现实技术在教学中的应用研究[J].无线互联科技，2020（14）：84-85.

[2]沈昀.虚拟现实技术（VR技术）在”风景园林设计”课程教学中的实践[J].农村实用技术，2020（6）：155.

[3]董钢，杨婷婷，兰清群.VR技术在城轨车辆检修实训课程教学中的应用研究[J].中小企业管理与科技，2020（1）：166-167.

[4]王思元，吴丹子.虚拟现实技术在“风景园林设计”课程教学中的应用[J].中国林业教育，2019（5）：51-53.

（编辑 王永超）